一种标准化数据采集智能网关适配系统及设备定义方法

技术领域

本发明涉及综合能源项目物联网技术领域，尤其涉及一种标准化数据采集智能网关适配系统及设备定义方法。

背景技术

当前，物联网结合5G和云计算等新兴技术成为各个行业的趋势，物联网可以提高运营效率、降低成本、改进决策并增强客户体验，可以成为各个行业数字化转型的关键推动因素。

目前所有的综合能源管理项目中，需要用到与设备交互的底层实现，通过PLC、DDC、485采集器等设备对温度、压力、流量、电量等底层设备的数据进行采集，通过智能网关转换成MQTT协议，再通过VPN专网、5G切片技术传输到物联网管理平台，物联网管理平台通过适配生成的ID定义子设备，再将数据推送到数据中台，进而到云平台，数据链路比较长，传统的数据采集系统无法定义子设备、建立物模型，没有统一的数据接入标准。每次对接一个新的项目时，都需要花费很多精力来数据对接，修改数据库，增加较多的智能网关设备，投资多且调试工作难度大。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的目的是提供一种标准化数据采集智能网关适配系统及设备定义方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种标准化数据采集智能网关适配系统，该系统包括：数据采集控制模块、协议转换模块、数据上传模块、设备命名统一模块、数据编码和物模型构建模块、报表预定义模块及云边协同模块；

其中，所述数据采集控制模块，用于通过PLC及智能网关对设备进行数据采集及本地控制；

所述协议转换模块，用于通过智能网关将采集的数据转换为标准的TCP/IP协议，并组成本地控制系统；

所述数据上传模块，用于通过智能网关将本地控制系统的数据转成MQTT协议并通过虚拟专网传输到物联网管理平台；

所述设备命名统一模块，用于为设备提供统一的设备命名和标识；

所述数据编码和物模型构建模块，用于对数据编码和物模型构建提供标准化的规则；

所述报表预定义模块，用于提供若干预定义的报表和控件，并支持数据的多维度分析；

所述云边协同模块，用于完成本地与云端的协同工作。

进一步的，所述数据采集控制模块包括设备接口模块及控制指令模块；

其中，所述设备接口模块，用于与设备进行通信，并获取设备产生的数据；

所述控制指令模块，用于下发本地控制指令至设备。

进一步的，所述协议转换模块包括数据处理模块及协议转换模块；

所述数据处理模块，用于对获取设备产生的数据进行解析、清洗及整理；

所述协议转换模块，用于将整理后的数据转换为TCP/IP协议格式的数据。

进一步的，所述数据上传模块包括数据封装模块及数据传输模块；

其中，所述数据封装模块，用于通过智能网关将本地控制系统的数据封装成MQTT协议格式的数据；

所述数据传输模块，用于与云端进行通信，并将封装后的MQTT协议格式的数据通过虚拟专网上传到物联网管理平台。

进一步的，所述数据传输模块中通过使用证书的方式向云端的云服务器进行身份认证，确保数据交换的安全性。

进一步的，所述设备命名统一模块包括命名规则模块、编码对应模块及协同工作模块；

其中，所述命名规则模块，用于提供统一的设备命名规则，并使得各个环节均采用同样的设备名称；

所述编码对应模块，用于通过统一的设备命名规则，使得每一个设备的名称均与物联网管理平台上的ID编码一一对应；

所述协同工作模块，用于将包括设计院、施工单位、自控厂家、云平台厂商若干单位按照统一的命名规则进行协同工作。

进一步的，所述数据编码和物模型构建模块包括标准化数据编码模块、物模型构建模块及循环调用模块；

其中，所述标准化数据编码模块，用于制定统一的数据编码规则，使得设备产生的数据在物联网管理平台上被统一识别和读取，并使得不同类型的设备能够在同一平台上进行管理和监控；

所述物模型构建模块，用于根据数据编码规则，形成若干种物模型，且使设备产生的数据按照模型进行处理和分析；

所述循环调用模块，用于通过采用循环调用的编程模式收集和处理各种设备产生的数据。

进一步的，所述报表预定义模块包括标准报表标准化模块、数据绑定模块及多维度分析模块；

其中，所述标准报表标准化模块，用于提供若干种标准化的报表和数据控件；

所述数据绑定模块，用于根据项目需求，将数据绑定到对应的报表和控件上，并以图形化的方式直观显示数据；

所述多维度分析模块，用于使报表和控件支持数据的多维度分析。

进一步的，所述云边协同模块包括数据协同处理模块、策略控制模块、预测优化模块及物模型更新模块；

其中，所述数据协同处理模块，用于判断网络连接稳定性，若网络连接稳定时，则通过智能网关将设备产生的数据即时发送至云端进行处理和存储，若网络连接中断时，对设备产生的数据进行本地存储及处理，实现数据处理的协同；

所述策略控制模块，用于对需要实时反应的控制指令，在智能网关本地进行控制；

所述预测优化模块，用于对需要大量计算及存储资源的任务，在云端进行处理，并将计算结果发送到边缘设备；

所述物模型更新模块，用于利用云端定期对物模型进行更新，并将经过更新的物模型下发至边缘设备，实现云端和边缘的模型协同。

根据本发明的另一方面，提供了一种设备定义方法，该设备定义方法包括以下步骤：

制定统一的数据编码规则，使得设备产生的数据在物联网管理平台上被统一识别和读取，并使得不同类型的设备能够在同一平台上进行管理和监控；

根据数据编码规则，形成若干种物模型，且使设备产生的数据按照模型进行处理和分析；

通过采用循环调用的编程模式收集和处理各种设备产生的数据。

本发明的实施例包括以下有益效果：

（1）本发明提供了一种定义子设备、统一物模型，标准化数据采集智能网关适配系统，用以解决数据采集链路长、调试难度大，投资高的问题，解决了随着综合能源项目的不断增多，接入数据种类多，导致多工种交叉作业、沟通难度大，质量、进度和成本控制始终得不到好转的技术问题。

（2）本发明一方面统一物模型，标准的命名规则，底层数据快速、高效接入；另一方面以综合能源实际业务发展为导向的上层数据应用。数据接入方面关键突破数据标准化、接入产品化。包括协议、终端接口服务、内置APP、物联模型等标准化。数据传输方面，采用VN专网通信，确保数据安全。产品化方面，以网关为例，统一标准，同时做好云边协同，保留本地自主运行功能，提高系统运行稳定性。三上层数据应用方面，制定了多种制式报表和控件，集中监控、生产指挥。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种标准化数据采集智能网关适配系统的原理框图。

图中：

1、数据采集控制模块；2、协议转换模块；3、数据上传模块；4、设备命名统一模块；5、数据编码和物模型构建模块；6、报表预定义模块；7、云边协同模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

根据本发明的实施例，提供了一种标准化数据采集智能网关适配系统及设备定义方法。以常规的供热项目为例，用于对综合能源项目的各个专业系统中的不同设备进行标准的数据采集。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明的一个实施例，提供了一种标准化数据采集智能网关适配系统，该系统包括：数据采集控制模块1、协议转换模块2、数据上传模块3、设备命名统一模块4、数据编码和物模型构建模块5、报表预定义模块6及云边协同模块7。

其中，所述数据采集控制模块1，用于通过PLC及智能网关对设备进行数据采集及本地控制。

在一个实施例中，所述数据采集控制模块1包括设备接口模块及控制指令模块。

其中，所述设备接口模块，用于与设备进行通信，并获取设备产生的数据。

所述控制指令模块，用于下发本地控制指令至设备。

所述协议转换模块2，用于通过智能网关将采集的数据转换为标准的TCP/IP协议，并组成本地控制系统。

在一个实施例中，所述协议转换模块2包括数据处理模块及协议转换模块。

所述数据处理模块，用于对获取设备产生的数据进行解析、清洗及整理。

所述协议转换模块，用于将整理后的数据转换为TCP/IP协议格式的数据。

所述数据上传模块3，用于通过智能网关将本地控制系统的数据转成MQTT协议并通过虚拟专网传输到物联网管理平台。

在一个实施例中，所述数据上传模块3包括数据封装模块及数据传输模块。

其中，所述数据封装模块，用于通过智能网关将本地控制系统的数据封装成MQTT协议格式的数据。

所述数据传输模块，用于与云端进行通信，并将封装后的MQTT协议格式的数据通过虚拟专网上传到物联网管理平台。

在本实施例中，所述数据传输模块中通过使用证书的方式向云端的云服务器进行身份认证，确保数据交换的安全性。

所述设备命名统一模块4，用于为设备提供统一的设备命名和标识。从设计图纸开始，统一命名规则，设计院将统一名称写到图纸中，施工单位、自控厂家、云平台厂商按照图纸命名、原理图设备标识制作，绘制系统原理图画面，统一设备命名，设备名称与物联网管理平台ID编码一一对应，减少解析困难。

在一个实施例中，所述设备命名统一模块4包括命名规则模块、编码对应模块及协同工作模块。

其中，所述命名规则模块，用于提供统一的设备命名规则，并使得从设计、施工到管理等各个环节均采用同样的设备名称，提高整个系统的一致性和准确性。

所述编码对应模块，用于通过统一的设备命名规则，使得每一个设备的名称均与物联网管理平台上的ID编码一一对应。

所述协同工作模块，用于将包括设计院、施工单位、自控厂家、云平台厂商等若干单位按照统一的命名规则进行协同工作。

所述数据编码和物模型构建模块5，用于对数据编码和物模型构建提供标准化的规则。制定采集数据编码规则，对电能表、空气源热泵、水泵等30种常用设备按照物联网管理平台的子设备定义。规范采集数据编码规则，形成常用的30种物模型，采用循环调用的编程模式，多平台统一识别，减少工作量，提高数据接入效率。

在一个实施例中，所述数据编码和物模型构建模块5包括标准化数据编码模块、物模型构建模块及循环调用模块。

其中，所述标准化数据编码模块，用于制定统一的数据编码规则，使得设备产生的数据在物联网管理平台上被统一识别和读取，并使得不同类型的设备能够在同一平台上进行管理和监控。

所述物模型构建模块，用于根据数据编码规则，形成若干种物模型，且使设备产生的数据按照模型进行处理和分析。

所述循环调用模块，用于通过采用循环调用的编程模式收集和处理各种设备产生的数据。

所述报表预定义模块6，用于提供若干预定义的报表和控件，并支持数据的多维度分析。制定了多种制式报表和控件，编写20种常用的报表表头，饼图、柱状图、曲线图等10多种控件。

在一个实施例中，所述报表预定义模块6包括标准报表标准化模块、数据绑定模块及多维度分析模块。

其中，所述标准报表标准化模块，用于提供若干种标准化的报表和数据控件。

所述数据绑定模块，用于根据项目需求，将数据绑定到对应的报表和控件上，并以图形化的方式直观显示数据。

所述多维度分析模块，用于使报表和控件支持数据的多维度分析，使得用户能够从不同的角度和深度理解和解读数据。

所述云边协同模块7，用于完成本地与云端的协同工作。

在一个实施例中，所述云边协同模块7包括数据协同处理模块、策略控制模块、预测优化模块及物模型更新模块。

其中，所述数据协同处理模块，用于判断网络连接稳定性，若网络连接稳定时，则通过智能网关将设备产生的数据即时发送至云端进行处理和存储，若网络连接中断时，对设备产生的数据进行本地存储及处理，实现数据处理的协同。

所述策略控制模块，用于对需要实时反应的控制指令，在智能网关本地进行控制。

所述预测优化模块，用于对需要大量计算及存储资源的任务，在云端进行处理，并将计算结果发送到边缘设备。

所述物模型更新模块，用于利用云端定期对物模型进行更新，并将经过更新的物模型下发至边缘设备，实现云端和边缘的模型协同。

根据本发明的另一实施例，提供了一种设备定义方法，该设备定义方法包括以下步骤：

制定统一的数据编码规则，使得设备产生的数据在物联网管理平台上被统一识别和读取，并使得不同类型的设备能够在同一平台上进行管理和监控；

根据数据编码规则，形成若干种物模型，且使设备产生的数据按照模型进行处理和分析；

通过采用循环调用的编程模式收集和处理各种设备产生的数据。

综上所述，本发明提供了一种定义子设备、统一物模型，标准化数据采集智能网关适配系统，用以解决数据采集链路长、调试难度大，投资高的问题，解决了随着综合能源项目的不断增多，接入数据种类多，导致多工种交叉作业、沟通难度大，质量、进度和成本控制始终得不到好转的技术问题。本发明一方面统一物模型，标准的命名规则，底层数据快速、高效接入；另一方面以综合能源实际业务发展为导向的上层数据应用。数据接入方面关键突破数据标准化、接入产品化。包括协议、终端接口服务、内置APP、物联模型等标准化。数据传输方面，采用VN专网通信，确保数据安全。产品化方面，以网关为例，统一标准，同时做好云边协同，保留本地自主运行功能，提高系统运行稳定性。三上层数据应用方面，制定了多种制式报表和控件，集中监控、生产指挥。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能充电模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。